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RAV4荣放

全新一代丰田RAV4荣放整车构造详解

2019年12月17日00:00 来源 :  汽车大全类型  : 原创 编辑 : 安藤眞

提到丰田RAV4荣放,我们都知道它是活用了轿车元件的SUV鼻祖。从第一代车型的1994年到如今最新一代的2019年,25年的时间让这台作为都市4WD问世的RAV4荣放已经进化为能够驾驭崎岖路段的正统4WD、丰田独有的混合动力系统、切断结构等一系列独创技术,但仅仅只有这些吗?全新一代RAV4荣放到底变了哪里呢?就让我们走进它的详细构造,领略它的真正性能。

RAV4的历史背景

在领略RAV4荣放真正性能之前,不妨先来回顾下RAV4荣放的历史。RAV4的全称为“Recreational Active Vehiclewith 4-wheel drive”,意为“四轮驱动的休闲运动车”。从这个名字上便不难看出丰田开发这款车型的用意,可以说丰田从刚一开始便把RAV4定位在了比轿车越野能力好,又比全尺寸SUV省油的“城市型SUV”。也正是在这个想法的促使下,丰田在1989年的东京车展上正式推出RAV4概念车。

而作为轿车元件的SUV鼻祖。它比有着相同经历的本田CR-V早一年半问世,但两款车型的设计风格对照鲜明。CR-V方角型的设计给人留下了深刻的越野4WD的印象。与CR-V主打家庭用户的设计相比,RAV4荣放采用了3门舱背式车身以及完美的曲线设计,可谓是主打畅快驾驭感的新型SUV。

RAV4荣放在问世第二年追加了5门设计款,车身全长4115mm,比CR-V短375mm,坚持了一贯的畅快驾驭理念。而3门车型则采用了软顶结构,主打年轻人市场。

值得回味的是两款车型在那之后走过的道路。两款车型虽然设计风格迥异,但都在美国市场取得了傲人的成绩。但与此同时,日本国内市场由越野四驱热转向微型厢式车热,因此两款车型不得不将销售重心转移到北美市场,车身也随之越做越大。而这种设计不能为日本市场所接受,最后,不管是RAV4荣放还是CR-V,都在2016年之后退出了日本市场。

更为巧合的是,两款车型重回日本市场的时间几乎相同(这次是CR-V早半年),车身大小也基本一致。从车身看,RAV4荣放全长4600mm,只比CR-V短了5mm。宽度两款车型完全一致,都为1855mm。从高度看,RAV4荣放比CR-V高5mm(以17&18英寸轮胎式样的4WD做比较),为1685mm。

但是两款车型的设计风格还是一如既往的对照鲜明,CR-V主打都市派高级路线,可选配3列座椅,而全新RAV4荣放主打视觉化越野路线,同时也不可选配3列座椅。

精雕细琢,只为打造耐用且便利的部件

了解了RAV4荣放的历史,接下来就看看全新一代RAV4荣放在细节上的改变。

通透的视野与洗练的仪表盘设计!

仪表盘的顶部比旧款降低了13mm,在确保视野通透的同时,减少了视觉厚度的设计也给人耳目一新的感觉。在手眼能及的地方还用质感柔软的饰物进行装饰,平添高贵之感。

强有力的支撑感助您安心驾驭恶劣路况

前排座椅采用了支撑骨盆的TNGA骨架结构。Adventure Package车的侧边辅助支架的高度也有所升高,为恶劣路况下的行驶增添支撑感。

天气恶劣时也没问题

车门外板的形状能够覆盖门锁(下纵梁),便于上下车。另外车门还能遮挡门锁的污渍,以免上下车时弄脏衣服的下摆。

不容易弄脏衣服,上下车也方便

不仅前排座椅的下端形状经过了巧妙的设计,前后排的H-point还非常协调,后排乘客放脚的空间也相应变大,舒适度得到了大幅度提高。

有效利用空间,提高后排座椅舒适度

经过改良之后,三角窗的下边长变的更宽,能轻松看到更低的位置。此外,在安全带固定器移动到别处之后,C柱随之变细,本来必须看清的地方变得更为直观、清晰。

后方视野扩大,行车更安全

为了驾驶员能在更加稳定的状态下驾驶,脚蹬搁脚板的形状和角度被重新改良。AT车型增加了脚蹬搁脚板的宽度,提高了舒适性。另外,搁脚板的角度也稍向乘客一方倾斜,表面增加了弯曲设计,更为合脚。

细微的调整助力安心驾驶

油门采用地板式踏板,与脚掌贴合度高,形成最舒服的角度,为平稳的驾驶保驾护航。同时还能缓解长时间驾驶的疲劳。

能够自如操作的驾驶席

变速杆和肘靠的高度以及杯架的配置,一系列的操作系统和收纳装置都在旧款的基础上做出了改良,全方位构建出既舒适又满载操作感的驾驶席。

车身刚性及静谧性得到提升

如上文所述,本车使用的是GA-K平台。不仅骨架分布与耦合结构得到了优化,更低的重心、更理想的重量分配,在设计上充分考虑到了对运动性能的提升,重心相较于旧款降低了20mm。油箱也由原来的单侧放置转为鞍型,平衡了车身左右重量分布。

在基础构造之外,全新RAV4荣放还具有SUV特有的强健性能(抗干扰性)、随心所欲的操纵性能,同时,为了降低令人不快的震动及噪音,在设计上也下了许多功夫。

在随心所欲的驾驶性能方面,首先,前悬吊部分的受理刚性得到了提升。通过前围通风蓖板连接左右两侧的悬挂塔架,使其具有支撑杆的功能,而在裙板和前围侧的结合处则使用连接板加强。悬挂塔架的板材厚度也比旧型号厚了约13%。

在挡泥拱板处骨架的前端加装了与侧梁连接的外托架。调整前围外侧板的组装顺序,取消了为焊枪预留的孔洞。通过这些举措,悬挂塔架的刚度较旧车型提升了约50%。

车尾的加强同过去一样。在阻尼器着力点外围上一圈闭断面骨架,提高底板横梁的板材厚度,在两端同轮罩护板的连接处加大电阻焊接点的密度。

行李厢门框处的设计也是出于提高刚度的考虑。在保障棱线连续性的同时,提升了车尾三角窗的耦合刚度。在D柱内部,还填充了由混入玻璃纤维的环氧树脂制成的硬质发泡材料。C柱内需结合处无法进行电阻焊接的地方,将使用黏贴式的结构粘合剂加强耦合度。

涂抹式的结构粘合剂则主要大面积用于地板附近。除抗颤振的车身底板与底板骨架之外,还用于对于提高操纵稳定性很有效的车门框部位,及行李厢门框处下部的底板位置。通过这些举措,静态扭转刚度提高了约1.6倍。

与世隔绝之感让人在驾驶中更加放心,路面情况即便发生变化,车内的噪音也不会发生急剧改变,为了提高车主对RAV4荣放的信赖,我们致力于提升车辆的防震抗造能力。

地板消声器成一体化构造,对地板的覆盖率提升至92%。仪表板消声器则缩小了回避配线、配管、仪表配件的孔洞面积,厚度也增加了4.4mm,提升了消声性能。

而为了应对道路噪音,后悬框架换为了橡胶垫架,车身的强化也提升了抗噪能力。在环状骨架的下方,还加装了提高NV性能的垂直壁(NV bulk)。

不仅如此,过去的单层缓冲板也被分为上下两层,提高了容易成为道路噪音的下半部分的板材厚度。底板也得到加厚,全部使用了防脱圈,提高了面刚度,在此基础之上大面积使用涂抹式减震材料,减震抗噪措施做得毫无死角。

选用高级材料,车体更轻更强韧

高张力钢板最高选用了高达1500MPa级的热冲压成形钢板。590MPa级以上的高张力钢板使用率达到约40%。前挡泥板、引擎盖、行李厢门、前保险杠缓冲梁等均使用铝合金。车身重量相比过去减轻约8kg。

通过增加钢板厚度并合理分配肋板来减少震动

仪表板(上图)分为上下两部分,通过增加下部板材的厚度,使用横梁及防脱圈提高防震性能。底板(下图)也通过加厚板材、使用防脱圈提高了防震性能。

采用粘合剂来提高行驶质感

能够提高板材耦合刚度的结构粘合剂不仅被用于对NV有效的底板上,还用在了利于提高车身刚性的车门开口处等关键部位。提高了静谧性与操纵稳定性。

 

有效地加强车身尾部

通过在外围上一圈闭断面骨架来加强C柱。增加从底板到轮罩的骨架处的电阻焊接点,提高耦合刚度。后门框位置的骨架,则通过保证线条的连续性来有效提升刚度,同时还在D柱断面填充了赛车侧梁中会使用的发泡树脂。

通过强化车头来提高操纵相应

与过去的新MC平台相对,对前悬吊部分进行了大幅度的强化。通过前围通风蓖板连接左右两侧的悬挂塔架,使其具有支撑杆的功能,而在翼子板内侧的骨架则同前端车架及外托架耦合,提高横向刚度。悬挂塔架周围也则使用连接板进行了强化,将其刚度提升了约50%。

使用吸声材料降低轮胎噪音

在前后的翼子板内衬处使用了不织布材料。不仅能够减少透过声,对于减少水声、沙石声也极为有效。

在车门处防止声音透入

在车窗框上使用车门密封件是车门上的一种降噪措施。在贴有防水乙烯基材料的检修孔上罩上树脂材质的盖子,在车身外侧还可以采取更加细致入微的降噪措施,例如在车门把手处使用迷宫密封件。

车身各处的发泡材料能够遮蔽噪音

骨架内的空隙是易于噪音传播的路径,在其中填满热发泡性的隔音材料可以降噪。在断面较大的前翼子板下的骨架处,则填充发泡尿烷材料,遮蔽引擎舱传回的噪音。

通过积累细微之处的改进,提高行驶质感的完成度

车辆的前后悬架都继下摇臂承自旧车型,均沿袭了TNGA思想,使其更具几何学美感。

前悬架是L型下摇臂支撑杆式,能够有效支撑扭转式的横向受力,连接第一下衬套及下球头的轴与行驶方向呈直角(旧车型则有一个前进角)。另一方面,第二下衬套的直径则被扩大,呈蛋糕形,其橡胶部分有空隙,能够吸收来自前后方向上的冲击。

旧车型的上轴承是和撑杆式的滑动轴承呈直角分布的,现在则于转向轴垂直。这一构造能够让轴承在操纵时不会产生相对位移,消除摩擦力的变化,提升操纵质感。

为了提升乘坐体验,减少摩擦,我们首先着眼于弹簧承重轴线的方向,变更了弹簧片的角度。弹簧自身也会对反力线进行调整,使支杆不出现玩具。

在操纵稳定性及乘坐体验方面,前阻尼器内装有复原弹簧,可减少车体晃动。还改变了缓冲块前端的形状,改进弹簧常数。此举目的在于改善侧倾的线性感,减少撞击感。后旋臂采用托臂样式,当出现撞击荷载时,轨迹看上去是后部抬高的。纵向推力杆靠车身一侧轴的位置要比车轴中心更高。通过将出现撞击负荷时的受力从后方释出,来减少过于强烈的冲击。

RAV4荣放可以通过调解轮胎直径、悬臂的摆动角度来调整针对凯美瑞调高的最低底盘高度。在这些几何结构的改变之外,纵向推力杆衬套直径扩大,使得前后顺应量增加。上悬臂轴及下悬臂轴原本使用滚珠轴,如今则将内筒拱起,再使用橡胶衬套将外筒两端紧紧包裹包裹,同时提升了外倾角刚度和减摩能力。

阻尼器的前后均采用了高流量活塞和节流阀的组合。在盘形阀上开槽、开洞,形成管状通道,在出现轻微撞击时便能够有效提升减震力,提升驾驶开始时的体验质感。在盘形阀上开槽、开洞,不仅能够提高减震力,还能够改善乘坐体验。

为了提高操纵质感,方向盘周边也焕然一新。操舵轴直径扩大至原来的约1.8倍,抗扭曲、抗弯曲刚度提升。安装轴承支柱的仪表盘加固物左右与车身相连结的部位也呈盒状构造,同时还向仪表盘和地板中央、门柱等处延伸出多个支脚,以提高支撑刚度。方向盘的支撑刚度不仅对操作响应有明显影响,同时还能够左右人们乘坐时、施力时对车辆的信任感以及感受到的发动引擎时方向盘的振动,令人产生“这是一辆好车”的判断。

提升悬吊部分的横向刚度

下球头连接第一下衬套的轴与行驶方向呈直角,能够有效支撑起角环力。前后的柔性则交由第二下衬套来实现,达到操纵稳定性与驾驶舒适感的双赢。

为了实现自然的操纵

将过去与阻尼器同轴的轴承的旋转轴转为与主销轴同轴。通过消除力矩,减少了操纵方向盘时左右的力量差距。通过消除轴承扭曲来提升了操纵感。

有力控制微低速领域的阻尼力

采用通过在阻尼器的盘形阀开槽、开洞形成管状通道的“节流阀”。由此可以提升微低速域的阻尼力,从最初便能够准确控制车辆运动。外圈包裹的是延伸侧,在收缩侧也可见相同构造。

改变了后悬架的几何结构

旧车型的阻尼器有着较大的倾斜角,新款的阻尼器距离纵臂的摆动轨迹的接线较近,工作效率更高。上悬臂架也换为压铸铝材质,更加结实牢靠。

中和道路受力

橡胶垫架取代了球头被应用于后悬臂上。外筒将正中央被加工为球形的内筒紧紧包裹住,使得内外筒间的橡胶厚度得到平均。限制轴在直角方向上的运动,提高几何结构刚度,并提供了应对扭曲及弯曲的灵活特性。

手感扎实的构造

转向装置随着柱管直径增大,仪表板加强件(紫色)向车身延伸出多个支脚,提高支撑刚度。它和前围板的骨架(绿色)一起将水平方向的闭断面骨架围住。

实现高响应性与精密控制

电动转向马达从转向柱助力式换为齿条助力式。通过在轮胎附近进行助力,减少了与受力点之间的冗余配置,使得响应性得以提高,控制也更加精密。

地板面也采用了空力部件

为了使乘坐提亚能更加平稳,充分利用了空力部件。底板下方几乎全部覆盖了底盖,前轮后侧装有空气稳定鳍。由此可以增加车底的空气流速,降低升力。

通过增加小型部件提升振动特性

在后悬框架安装处的车身侧面,配备了可供调节振动传递特性的加强板“NV bluk”。由此,我们可以调节固有振动数,路面噪音将更难以传入车内。

出色的驾驶性能与燃油性价比得以两全

搭载的动力设备有两种。2.0l的汽油引擎与2.5l+电动发动机的混合动力系统。前者的硬件与雷克萨斯UX相同,但使用的汽油由高档汽油变为普通汽油。因为平台不同,全新RAV4荣放的吸排气系统更有余力,功率/扭矩基本相当。后者为凯美瑞HV的主减速器不同(约6%)。

2.0l的引擎型号名称为M20A-FKS,2.5l则为A25A-FXS。共同点在于97mm的缸距,和燃烧燃料的基本思路。前者缸距×冲程为80.5mm×97.6mm,后者为87.5mm×103.4mm。按比例来算,两者的冲程均较长,约为1.2。由此,进气流速提高,燃料得以高速时燃烧,热效率随之提升。

长冲程导致缸距变小,阀门面积减小,难以获得大功率,这时,进气口的阀片便会采用激光熔覆工艺。与过去敲入圆环形阀片的方法不同,激光熔覆是一种将耐热、耐磨损的铜合金粉末,通过激光直接熔覆在气缸盖上,不仅无需将阀片敲入阀门,还能够扩大阀门夹角,使得进气阀门直径扩大,阀口更直,让高流速与高流量得以两全。

燃油喷射系统使用的是D-4S,同时使用进气道喷射和缸内喷射两种方式,在上文提及的快速燃烧的基础上,直接喷入带来的缸内冷却效果使得燃料抗爆性提升,压缩比提高。前者的值为13,而利用阿特金森循环延迟了进气阀关闭时刻的后者的值为14,更高一些。

拉长冲程,活塞最大速度也会提高,两种引擎的速度均可超过22m/s。足可与过去的F1引擎相提并论。

这样一来,就必须要减轻主要运动零部件的质量。首先,将活塞换为高强度合金材料,使其体量减小。连杆也更换为高强度材料,小头则为呈蛇头状的梯形面,实现轻量化。由此,活塞的侧壁将面向燃烧室中心,能够有效为燃烧压力提供支撑,同时还可实现轻量化,形成了良性循环。

活塞、连杆实现轻量化后,与惯性相抵消的止回阀质量也能够减轻。8个止回阀的形状均不相同,因此要实现轴承压力的均等化与轻量化。过去,我们会对某个气缸单独进行CAE分析,并将结果套用在其他气缸上,而今我们已经可以进行针对实机的全跨分析,可以针对特定部位进行最为合适的设计。

活塞体量减小后,热容量也会降低,会因为车辆功率提升导致热负荷提高,因此选用了喷油冷却装置,向活塞内侧喷射发动机润滑油。一个气筒配备了三个喷油冷却装置,覆盖到了每一个角落。

在活塞裙部,则通过使用润滑油膜来降低摩擦。2.0l的发动机使用激光刻出剖面线,2.5l则使用喷丸工艺,并涂上树脂涂层,在裙部表层制造凹凸起伏,延长油膜的保留时间。随着活塞速度提高,则通过使用非对称形状的活塞环来应对燃料消费的降低。使活塞与气缸接触面的下侧成锐角,形成非对称结构,这样既不会牺牲油膜的成型能力,也提高了刮油能力。

2.5l的混合动力系统则是大家熟知的THS-Ⅱ。辅助电机(MG2)的减速机构由行星齿轮传动机构换为平行轴斜齿轮,是第二代产品。

电池为镍氢电池,6.5Ah的单体6个为一组,共搭载了34组(204单体)。PCU则是新设计的4WD,能够同时控制后轮发动机。
2.0l引擎的变速器采用的是“Direct Shift-CVT”。硬件上与雷克萨斯UX相同(RAV4荣放的最小减速比约小6%),设定好启动传动路径,在2速以上由CVT负责驱动。

这样做的主要目标是提高速比范围并提高传动效率。速比范围保证在约7.5这样一个较大的值,如果仅凭CVT来扩大速比范围,只会导致轮径增加,使得变速器单元整体变大变重,同时CVT还有着“卷轴半径越大,制动带约易打滑,导致传动效率降低”。因此,我们将起步齿轮的减速比定位3.377。CVT的速比范围约为5.0(2.237~0.447),虽然并不突出,但其整体覆盖约为7.5倍,在提升了传动效率的同时扩大了速比范围。

在扭矩负载较大时,通过齿轮传动,能够减轻CVT的负担,也为减小导轮、制动带的体量创造了可能。由此一来,可以减少因惯性及油压造成的损失。

从1速齿轮到制动带传动的切换与AT相同,由多盘离合器传递控制。这时,在齿轮传动条件下,引擎转速过高可能导致换挡冲击,因此我们设定在车辆发动后立刻锁止离合器立刻转入防滑控制,限制引擎转速不要过快。

反之,当油门开度达到50%以上(运动模式则为30%以上)时,CVT则采用有级变速,这是一种和有级AT类似的、有张有弛的变速控制。

为了提升变速响应,我们将制动带的夹角从11度减小为9度。这样一来,在同一导轮的移动量下卷轴半径的变化更大,变速响应提升了20%。这是通过提高导轮刚度、改良制动带(金属轴)断面形状,减小变速时打滑而得以实现的结果。

新开发的2.0L引擎与齿轮启动无级变速器CVT的组合

丰田采用了顶级动力性能与高能耗效率合二为一的2.0L引擎与齿轮启动无级变速器CVT的结合。由此可以补足CVT独有的不足,打造一个扬长避短的优质系统。

针对高速燃烧的活塞摩擦阻力减小

丰田对活塞表面进行了网状线压刻,其上又添加了树脂覆膜加工。通过这道工艺可减少滑动摩擦,形成平滑顺畅的理想化油池。

 

将传动带夹角缩小,提升变速速度

丰田将传动带夹角从11°缩减到了9°,此技术为全球首创,借此汽车变速速度得到提升,同时实现了体积缩小及轻量化。通过这个技术,能够全面提升从汽车启动开始到高速行驶过程的效率并同时强化能耗效率、提高车速。

最大限度激发引擎特性,让提速更流畅

从齿轮传动转到传动带传动的变速过程中,与一般性行星齿轮式AT同样都要进行对多片离合器的手柄控制。由于转换离合时引擎转速过快会产生异常的不适感,使用扭矩变换器的滑锁来控制引擎旋转数,实现连接良好的变速操作。

齿轮·传动带联动,实现动力传动切换

齿轮传动比传动带传动距离引擎距离更近,处于与其并排的位置。作为驱动系统图纸的特征,“平面展开图”部份中所展示的不易被注意,而齿轮前进行驶状态下的旋流状态可解读为“向上箭头与从后部折回并中断的箭头相连结。

实现充满律动感的线性变速

在从齿轮传动向传动带传动切换或传送带传动系统中分段式滑轮比发生变化时,为防止加速度变化导致车身产生震动感,对全车的控制更为周到缜密。

 提升宽量程化程度及传动效率(配图:纵轴:效率→佳;横轴:低←变速箱速比→高;蓝色:常见CVT,粉色:新型CVT;齿轮;钢制传动带)

由单速齿轮启动汽车,能够帮助提升传动带传动系统的轻量小型化,帮助油压降低,从而使得传动效率得到强化。为防止传动带传动系统所带来的变速效率膨胀,我们对无论是低端或高端的滑轮直径处理为大小差异不要过大,如此传动效率不会过低。

搭载2.5L高热效率引擎的混合动力系统

除了对骨架结构进行全新设计以外,我们导入了赛车专用技术,从而实现了最高热效率41%的2.5L高效率引擎。此外,丰田将其与实现小体积轻量化处理的电池及混合动力系统结合,使得优越的燃料损耗和快速驾驶合二为一。

喷油冷却装置搭载示意图

活塞部分由于高输出导致其温度上升,高强度材料的使用带来的轻量型化,以及减小其热容量。为了有效冷却活塞部份的温度,丰田采用了每个汽缸中配备了3组带喷嘴的喷油冷却装置的冷却形式。

偏心桶装降低燃油消耗

此前一直采用以弹簧拉力器为中心呈上下对称状的注油环,如今改为利用非对称形状,可使其确定方向,并提升润滑度和搅油效率,并通过降低油膜厚度来试图减少燃油损耗。

利用新技术,实现端口形状理想化(配图:以往的形状→TNGA式形状)

在嵌入式气门座中,进气道的出口需要面向嵌入位后方。为此末尾处不得不进行弯折处理。而如果是其后部的无用激光金属镀层的话,这种直线形状可以一直延伸到末尾。

增大进气流量,增强滚流,实现高速燃烧

直到数年前,气门夹角保持在30°左右使得燃烧室体积精简化仍然是一个潮流。近年来各厂商逐渐倾向于扩大夹角、让引导进气时能够触及进气气门保护伞,给予气流指向性从而强化滚流转换。丰田RAV4荣放的引擎中也将气门夹角设定为41°左右。

针对高速运动的轻量型机械连杆(配图:采用高强度材料(SVdh38);连杆正面视图;截面视图;锥形加工)

将较小端部进行锥状加工,从而实现来回反复动作部位的轻量化。此举主要用于适应长冲程设计下与赛车引擎相当的活塞速度。

高强度、高平衡度曲柄(配图:满量程轴体解析受力面压力分布结果)

通过利用计算机辅助工程分析的满量程解析,适应每个轴颈的受力面压力分布不同进行了平衡性优化设计,从而形成了形状各异配重所组成的紧致形状。

三种4WD系统 强力出击

一共有三种4WD系统,其中E-Four为混动车专用,后轮通过独立的电动机进行驱动。而汽油引擎车则有一般的电控扭矩分离式的“动态扭矩控制4WD”,以及通过多板离合器上的后部传动轴能够控制左右的扭矩分配比的“动态扭矩矢量控制AWD”两种系统可供选择。

协调各部,综合管理制动的AIM(AWD Integrated Management)

在汽车运动性能的控制方面,引入了可以统一管理刹车器、动力传动系统、电控转向系统的AIM技术。普通道路行驶时,有“ECO”“NORMAL”“SPORT”三种模式可供选择,通过节流阀应答机制、汽车换挡规律、方向控制力以及分离扭矩矢量机能等适应驾驶者的意愿以及路况,从而采取最佳的控制方式。

为每一种4WD配备了最合适的驾驶模式

动态扭矩控制4WD系统和动态扭矩矢量控制AWD系统,都配备了能够适应越野路况的“多地形模式挑选”功能,该功能下有两种模式可供选择。“ROCK&DIRT”模式可应对多岩石裸露地区或者是其他路况不佳地段。通过迅速抑制车轮的空转达到制动效果。“MUD&SAND”模式通过对车轮空转一定程度的允许来确保摩擦性能,可有效逃脱行车困难等情况。E-Four用于应对路况不佳地段的模式仅为“TRAIL”一种,据说其功能接近于多地形模式挑选功能下的“ROCK&DIRT”模式。

有效阻止螺旋轴回转的分离结构

该齿轮式分离结构的灵感来自于圆珠笔的笔尖,是终止于内齿圈内部的紧凑构造。左图为没有同步装置的传动器一侧的样子,上半部分为分离筒被拔下后的分离状态。下半部分则显示了分离筒与内齿圈咬合时的连接状态。

新开发的扭矩矢量控制系统&分离结构

所谓“动态扭矩矢量控制AWD”就是指通过设置在后部驱动轴左右两侧的多片湿式离合器来进行扭矩矢量控制,通过设置在传送器和后部传动轴上的分离结构来实现油耗的节省。

通过左右分离的电控连轴器来产生偏航力矩

动态扭矩矢量控制AWD系统,采用了通过刹车器来进行扭矩矢量综合控制的AIM技术。在车辆入弯时,第一次制动来抑制转向不足的产生;出弯道时,通过控制连轴器让车辆产生偏航力矩,完成过弯动作。该功能可使车辆在过弯时,时刻保持转向均衡。

齿形离合器的断接表现比较

中间箭头指的部分就是齿形离合器。这种凹凸不平的结构,可与内齿圈的内部进行咬合。其左右两侧的差异可能很难看清,左边是齿轮装置,球凸轮则隐藏在齿轮装置的筒状结构后面。

排除拖拽效果之后可最大限度发挥节省油耗作用

虽然其他公司也有由齿形离合器来切断传送器联系的双连轴器AWD系统,但是仅仅只是释放连轴器没有办法完全排除拖拽作用的产生。动态扭矩矢量控制AWD系统的最大特征就是可以让齿形离合器将后部驱动轴也进行切离,完全停止准双曲面齿轮的转动,将2WD车奔跑时产生的损失降到最低。

利用独创技术开发的扭矩矢量控制系统

全新RAV4荣放在FWD之外,还配有三种 4WD系统。其中之一是过去便存在的“动态扭矩控制4WD”。在汽车工程学上被分为“Torque Split4WD”。后差速器的入口加装多片湿式离合器,能够根据需要将转矩传导至后轮。

其二是名为“E-Four”的电动4WD。与前轮驱动相独立的马达安装在后差速器入口处,用以驱动后轮,因此无需转动轴。硬件的结构与埃尔法/威尔法HV的E-Four相同,但此次我们专为全新RAV4荣放新设计了后轮驱动用的后差速器。最大转矩提高了约30%,使其牵引能力提高至可以与动态扭矩控制4WD比肩。此外,前后驱动力分配比从最大40:60提高到了20:80,追踪性也得到了提升。

第三个4WD系统是新设计的“动态扭矩矢量控制AWD”(以下简称DTV)。后轮的轴距传导,与常见的横放发动机的4WD相同,是通过准双曲面齿轮进行传导的。因为不具有差速器,于是装有对内齿圈和驱动轴进行机械切割分离结构。

传导所释放的驱动力,经由驱动轴传至“后差速器”。之所以带上引号,是因为其不具有差动装置,因而不具备差速器齿轮的功能。与之相对的是,其与传导相同,具有机械式的分离结构。

经准双曲面齿轮而转向90度的驱动力被分为左右两个力,经多片湿式离合器转道至左右轮胎。离合器的滑动能够吸收左右两侧转数的差距,因此不需要差速器小齿轮。通过控制离合器的压接情况,可以自由改变左右转矩分布,实现矢量控制功能。

名称中虽然有“矢量控制功能”,但我所关注的是其转矩传达能力。没有中央差速器和后差速器,意味着只要完全压接后轮离合器,那么就能够实现和“直结4WD+后差速器锁”相同的状态。
例如,在雪丘上对角线的轮胎可能翘得一高一低。如果4WD没有差速器锁,那么右前轮和左后轮如果同时爬丘,那么左前轮和右后轮将失去接地压,前后两侧的差动装置将开始运作,两个轮胎将开始空转。这时使用制动器进行牵引力控制,可以防止轮胎空转,但行驶阻力加大,会导致失去接地压的轮胎之间开始循环进行制动控制,最终导致车辆无法前行。

但如果是后轮无差速器齿轮的DTV的话,只要让左右离合器均为完全压接状态,就能够向接地压较高的左后轮传导转矩。因此,对角线车胎不会发生空转,车辆也能够顺利向前行驶。
当然,矢量控制功能的效果也极为出色。旋转加速时,

4WD的话容易自后方产生推动转向,但只要让后轮的转矩产生差异,就能够在踩下油门时为转向控制提供足够的横摆角。后轮的最终减速比比前轮高约2.5%,离合器加压时的响应极为迅速。

在具备这种传到能力的同时,相较于2WD型号,WLTC模式的燃油费降低了3.8%,之所以能够做到这一点,是因为在车身两处加装的分离装置。

如果仅是无法将驱动力传导至后轮,只要放开后轮驱动的多片离合器即可。但如此以来,
从分动器到内齿圈就必须常态化运转,并搅动粘度较高的差速器润滑油,并被迫带动准双曲面齿轮转动。

这时,分动器和“后差速器”上安装爪形离合器,在不需要后轮驱动时,便可将其松开。在车身后部只松开多片离合器也是一种不错的反感,但多片湿式离合器具有油粘滞阻力,会产生拖曳阻力。想要消除损失,就必须要放开对内齿圈和驱动轴的限制。

而全新RAV4荣放最为出色的便是此处的切换结构。爪形离合器本身是在驱动轴上滑动的简单部件,而使其产生滑动的机制和按动式圆珠笔是十分相似的。只要推动分离结构的一端,爪形齿轮就会像圆珠笔芯一样收回,停留在与内齿圈咬合的位置。再推动一次,爪形齿轮就会像圆珠笔芯一样被推出,和内齿圈分离。

不仅如此,做出“按动圆珠笔”这一动作的是球形凸轮轴,没有利用马达或是油压。分离结构整体,是由凸轮轴做出运动,将分离筒拔下后,圆珠笔芯就被按出。即便停止对线性螺线管通电,就像按动圆珠笔后移开手指一样,内齿圈也会停留在其所在的位置,因此只需要在切换的瞬间通电即可。

但是,分离结构整体开始运转后,是否会无法和不运转的内齿圈咬合呢?如果有人这样问,我会告诉他在车身后部有着锥形同步器。只要安装了锥形同步器,后轮的运转会带动传动轴旋转,分动器会自动同步运转。

但是,因为要切换着利用机轴的旋转,因此如果在停车时松开分离结构,在启动汽车的瞬间将无法达到4WD。为此,分离结构在停车~约30km/h时将会正常咬合(减速时则会在约25km/h时再度咬合),速度超过30km/h后是否咬合,则要根据前后轮的转数差判断出路面μ及所需转矩,并以此为指标来进行判断。如果判断出当前属于低μ路段,那么即便车速提高,分离装置也会继续保持咬合状态。

 

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